JP7426200B2 - Method for producing glutamic acid-5-semialdehyde using recombinant microorganisms - Google Patents
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Description
本発明は、産業上有用な化合物を生産するように人為的に遺伝子操作された組換え微生物、および、当該組換え微生物を用いて、グルタミン酸-5-セミアルデヒド、ピロリン-5-カルボン酸およびL-ピログルタミン酸のうちの1つ以上を製造する方法に関する。 The present invention relates to a recombinant microorganism that has been artificially genetically engineered to produce industrially useful compounds, and the use of the recombinant microorganism to produce glutamic acid-5-semialdehyde, pyrroline-5-carboxylic acid, and L. - Concerning a method for producing one or more of pyroglutamic acids.
グルタミン酸-5-セミアルデヒド(CASNo.2886-91-1)は、例えば、有機合成用原料、ポリアミド原料中間体、ポリウレタン原料中間体、イソシアナート原料中間体、PET原料中間体、溶媒原料中間体として重要な化合物である(特許文献1~4)。生体内において、グルタミン酸-5-セミアルデヒドは、L-グルタミン酸から出発し、中間代謝産物としてL-グルタミン酸-5-リン酸を経由して生成する(図1参照)。酵素的には、L-オルニチンと2-オキソグルタル酸を基質として、オルニチンアミノトランスフェラーゼ処理により合成される(非特許文献1)。また、グルタミン酸-5-セミアルデヒドを生産する天然の微生物を取得した例が報告されているが、その生合成メカニズムについては明記されていない(特許文献5)。
Glutamic acid-5-semialdehyde (CAS No. 2886-91-1) is used, for example, as a raw material for organic synthesis, a polyamide raw material intermediate, a polyurethane raw material intermediate, an isocyanate raw material intermediate, a PET raw material intermediate, and a solvent raw material intermediate. It is an important compound (
ピロリン-5-カルボン酸(CASNo.2906-39-0)は、グルタミン酸-5-セミアルデヒドが分子内縮合することによって生成する化合物である。グルタミン酸-5-セミアルデヒドに変換されることによって、グルタミン酸-5-セミアルデヒドについて挙げた前記目的に使用されるとともに、本化合物そのものも、除草剤原料、医薬中間体原料として有用な化合物である(特許文献6、非特許文献2)。生体内においては、グルタミン酸-5-セミアルデヒドの自発的環化によって生じ、必須アミノ酸であるプロリンへと酵素的に還元される。有機合成においては、例えば、(S)-5-Hydroxy-2-aminovaleric Acidを酸性条件下、酸化クロム(IV)存在下で80℃に加熱することにより合成されるが、酸化クロム(IV)は化審法において第一種指定化学物に指定されており、その使用は厳しく制限を受ける(非特許文献3)。前記した2つの化合物は、産業的に重要な化合物でありながら、有用な製造方法は未だ確立されていない。
Pyrroline-5-carboxylic acid (CAS No. 2906-39-0) is a compound produced by intramolecular condensation of glutamic acid-5-semialdehyde. By being converted to glutamic acid-5-semialdehyde, it can be used for the purposes mentioned above for glutamic acid-5-semialdehyde, and the present compound itself is also a useful compound as a herbicide raw material and a pharmaceutical intermediate raw material (
L-ピログルタミン酸(CASNo.98-79-3)は、L-グルタミン酸が分子内縮合することによって生成する化合物である。L-ピログルタミン酸は、生体への無害性から、保湿を目的とした皮膚外用医薬品、化粧品の保湿剤として実用化されている(特許文献7~9)。L-ピログルタミン酸は、有機合成においては、L-グルタミン酸を酸性条件下で175℃に加熱脱水することにより行われる。しかしながら、この製造法は加熱温度が175℃と非常に高温高圧であり、かつ、酸性条件下で行われるため、望ましくない(非特許文献4)。L-ピログルタミン酸のそのほかの合成法として、L-グルタミン酸から酵素的に生産する手法が報告されている(特許文献10)。
L-pyroglutamic acid (CAS No. 98-79-3) is a compound produced by intramolecular condensation of L-glutamic acid. Since L-pyroglutamic acid is harmless to living organisms, it has been put into practical use as a moisturizing agent for external skin medicines and cosmetics for the purpose of moisturizing (
本発明の課題は、安価かつ安定な原料である糖から、遺伝的に操作された微生物を使用し、グルタミン酸-5-セミアルデヒド、ピロリン-5-カルボン酸およびL-ピログルタミン酸のうちの1つ以上を生産する方法を提供することにある。 The problem of the present invention is to use genetically engineered microorganisms to produce one of glutamic acid-5-semialdehyde, pyrroline-5-carboxylic acid and L-pyroglutamic acid from sugar, which is a cheap and stable raw material. The purpose is to provide a method for producing the above.
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、微生物がもつL-プロリン生合成経路に関連する遺伝子を操作することによって、糖からグルタミン酸-5-セミアルデヒド、ピロリン-5-カルボン酸およびL-ピログルタミン酸のうちの1つ以上を生産することのできる組換え微生物が得られることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research and found that by manipulating genes related to the L-proline biosynthetic pathway of microorganisms, the present inventors can convert sugar into glutamate-5-semialdehyde, pyrroline-5-semialdehyde, and pyrroline- It has been found that recombinant microorganisms can be obtained that are capable of producing one or more of 5-carboxylic acid and L-pyroglutamic acid.
すなわち本発明は以下を提供する:
[1]ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素をコードする遺伝子およびピロリン-5-カルボン酸還元酵素をコードする遺伝子の発現が抑制されるか、または、これら酵素の活性が抑制されるように改変が行われた、組換え微生物;
[2]グルタミン酸-5-リン酸合成酵素の活性が増強されるように更に改変が行われた、[1]に記載の組換え微生物;
[3]前記改変により、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素のフィードバック阻害が解除される、[2]に記載の組換え微生物;
[4]前記ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素をコードする遺伝子が、
・配列番号27に示される塩基配列からなるDNA、
・配列番号27に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号27に示される塩基配列と85%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号27に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1~10個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、または
・配列番号27に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
であり、
および/または、
前記ピロリン-5-カルボン酸還元酵素をコードする遺伝子が、
・配列番号28に示される塩基配列からなるDNA、
・配列番号28に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号28に示される塩基配列と85%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号28に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1~10個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、または
・配列番号28に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[5]前記ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素がEC 1.2.1.88で表わされる酵素から選択され、および/または
前記ピロリン-5-カルボン酸還元酵素がEC 1.5.1.2で表わされる酵素から選択される、[1]~[4]のいずれか1項に記載の組換え微生物。
That is, the present invention provides:
[1] Modification such that the expression of the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase and the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid reductase is suppressed, or the activity of these enzymes is suppressed recombinant microorganisms;
[2] The recombinant microorganism according to [1], which has been further modified to enhance the activity of glutamate-5-phosphate synthase;
[3] The recombinant microorganism according to [2], wherein the modification releases feedback inhibition of glutamate-5-phosphate synthase;
[4] The gene encoding the pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase,
・DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 27,
・DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 27, and encodes a protein that has pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity,
- A DNA consisting of a nucleotide sequence having 85% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 27 and encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity,
- DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids have been deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 27. DNA encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity, or DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in SEQ ID NO: 27.
and
and/or
The gene encoding the pyrroline-5-carboxylic acid reductase is
・DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 28,
- DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 28, and encodes a protein that has pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity ,
- A DNA consisting of a nucleotide sequence having 85% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 28 and encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity,
- DNA that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids have been deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 28. DNA encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity, or DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in SEQ ID NO: 28.
The recombinant microorganism according to any one of [1] to [3], which is;
[5] The pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase is selected from the enzymes represented by EC 1.2.1.88, and/or the pyrroline-5-carboxylic acid reductase is selected from the enzymes represented by EC 1.5.1. The recombinant microorganism according to any one of [1] to [4], which is selected from enzymes represented by 2.
[6]前記ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素が、配列番号23に示されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質であり、
および/または、
前記ピロリン-5-カルボン酸還元酵素が、配列番号24に示されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[7]前記微生物が、エシェリヒア属である、[1]~[6]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[8]前記微生物が、エシェリヒア コリである、[1]~[7]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[9]前記グルタミン酸-5-リン酸合成酵素が、
・配列番号29に示される塩基配列と85%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、または、
・配列番号29に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1~10個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
によりコードされる、[2]~[8]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[10]配列番号25に示されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質を生産する、[2]~[9]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[11]配列番号25に示されるアミノ酸配列に対し、
107番目のアスパラギン酸残基のアスパラギン残基への置換、
117番目のアラニン残基のバリン残基への置換、および
143番目のグルタミン酸残基のリジン残基への置換
を含むアミノ酸配列に対して80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質を生産する、[2]~[10]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[12]配列番号25に示されるアミノ酸配列に対し、
107番目のアスパラギン酸残基のアスパラギン残基への置換、
117番目のアラニン残基のバリン残基への置換、および
143番目のグルタミン酸残基のリジン残基への置換
からなる群から選択される1以上の変異を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質を生産する、[2]~[11]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[13]前記グルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子が、グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素をコードする遺伝子とのオペロンとして含まれる、[2]~[12]のいずれか1項に記載の組換え微生物;
[14][1]~[13]のいずれか1項に記載の組換え微生物を培養することを含む、グルタミン酸-5-セミアルデヒドの製造方法;
[15][1]~[13]のいずれか1項に記載の組換え微生物を培養することを含む、ピロリン-5-カルボン酸の製造方法;
[16][1]~[13]のいずれか1項に記載の組換え微生物を培養することを含む、L-ピログルタミン酸の製造方法。
[6] The pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase has an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23, and the pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase It is a protein with activity,
and/or
The pyrroline-5-carboxylic acid reductase is a protein having an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 24 and having pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity. The recombinant microorganism according to any one of [1] to [5];
[7] The recombinant microorganism according to any one of [1] to [6], wherein the microorganism belongs to the genus Escherichia;
[8] The recombinant microorganism according to any one of [1] to [7], wherein the microorganism is Escherichia coli;
[9] The glutamic acid-5-phosphate synthase,
・DNA consisting of a nucleotide sequence having 85% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 29 and encoding a protein having glutamic acid-5-phosphate synthase activity, or
- DNA that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids have been deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 29. DNA encoding a protein having glutamate-5-phosphate synthase activity
The recombinant microorganism according to any one of [2] to [8], which is encoded by;
[10] Producing a protein having an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25 and having glutamate-5-phosphate synthase activity [2] to [ The recombinant microorganism according to any one of [9];
[11] For the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25,
Substitution of the 107th aspartic acid residue with an asparagine residue,
has an amino acid sequence that has 80% or more sequence identity to an amino acid sequence containing a substitution of an alanine residue at position 117 with a valine residue and a substitution of a glutamic acid residue at position 143 with a lysine residue, and the recombinant microorganism according to any one of [2] to [10], which produces a protein having glutamate-5-phosphate synthase activity;
[12] For the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25,
Substitution of the 107th aspartic acid residue with an asparagine residue,
has one or more mutations selected from the group consisting of substitution of the 117th alanine residue with a valine residue, and substitution of the 143rd glutamic acid residue with a lysine residue, and glutamic acid-5-phosphorus The recombinant microorganism according to any one of [2] to [11], which produces a protein having acid synthase activity;
[13] According to any one of [2] to [12], the gene encoding glutamate-5-phosphate synthase is included as an operon with the gene encoding glutamate-5-semialdehyde reductase. The recombinant microorganisms described;
[14] A method for producing glutamic acid-5-semialdehyde, which comprises culturing the recombinant microorganism according to any one of [1] to [13];
[15] A method for producing pyrroline-5-carboxylic acid, which comprises culturing the recombinant microorganism according to any one of [1] to [13];
[16] A method for producing L-pyroglutamic acid, which comprises culturing the recombinant microorganism according to any one of [1] to [13].
本発明により、安価かつ安定な原料である糖から、グルタミン酸-5-セミアルデヒド、ピロリン-5-カルボン酸およびL-ピログルタミン酸のうちの1つ以上を生産することができる。 According to the present invention, one or more of glutamic acid-5-semialdehyde, pyrroline-5-carboxylic acid, and L-pyroglutamic acid can be produced from sugar, which is an inexpensive and stable raw material.
以下、本発明を実施するための形態について具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated concretely. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.
本発明にかかる組換え微生物は、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素をコードする遺伝子およびピロリン-5-カルボン酸還元酵素をコードする遺伝子の発現が抑制されるか、あるいは、これら酵素の活性が抑制されるように改変が行われたものである。すなわち、本発明の組換え微生物は、宿主微生物に対して、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素をコードする遺伝子およびピロリン-5-カルボン酸還元酵素をコードする遺伝子の発現が抑制されるか、あるいは、これら酵素の活性が抑制されるように改変を行ったものである。ここで、改変には、塩基の置換、欠失、挿入および/または付加が含まれる。 In the recombinant microorganism according to the present invention, the expression of the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase and the gene encoding pyrroline-5-carboxylate reductase is suppressed, or the activity of these enzymes is suppressed. Modifications have been made to suppress this. That is, in the recombinant microorganism of the present invention, the expression of the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase and the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid reductase is suppressed in the host microorganism, or Alternatively, the enzymes are modified so that the activity of these enzymes is suppressed. Here, the modification includes base substitution, deletion, insertion, and/or addition.
<1>ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素
「ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素」には、当該酵素のアミノ酸配列において、1つまたは複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列を含むタンパク質であって、当該酵素と機能的に同等なタンパク質も含まれる。ここで「機能的に同等なタンパク質」とは、その酵素またはタンパク質の活性と同様の活性を備えたタンパク質である。例えば、「機能的に同等なタンパク質」には、その酵素のアミノ酸配列と80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有するタンパク質を含む。具体的に、「ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素」は、下記で特定する配列番号に示されるアミノ酸配列と80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質を包含する。本発明の好ましい一態様において、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素は、EC 1.2.1.88で表される酵素から選択される。
<1> Pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase "Pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase" has one or more amino acids deleted, substituted, inserted, and/or added in the amino acid sequence of the enzyme. Also included are proteins containing the amino acid sequence of the enzyme, which are functionally equivalent to the enzyme. Here, a "functionally equivalent protein" is a protein that has an activity similar to that of the enzyme or protein. For example, a "functionally equivalent protein" includes a protein that has 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more sequence identity with the amino acid sequence of the enzyme. Specifically, "pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase" is 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more of the amino acid sequence shown in the SEQ ID NO. specified below. It includes proteins having an amino acid sequence having sequence identity with , and having pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity. In a preferred embodiment of the invention, the pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase is selected from enzymes with EC 1.2.1.88.
「ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素をコードする遺伝子」は、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列からなるDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列と85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1つまたは複数個(例えば1~10個、好ましくは1~7個、さらに好ましくは1~5個、さらに好ましくは1~3個、さらに好ましくは1個もしくは2個)のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、および
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
を包含する。
"The gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase" is
・DNA consisting of the base sequence shown in the sequence number specified below,
- Hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in the sequence number specified below, and encodes a protein that has pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity. DNA,
・Pyrroline-5-carboxylic acid that consists of a base sequence that has 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more sequence identity with the base sequence shown in the sequence number specified below, and DNA encoding a protein with dehydrogenase activity,
- One or more (for example, 1 to 10, preferably 1 to 7, more preferably 1 to 5, A DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 3 amino acids, more preferably 1 or 2 amino acids, are deleted, substituted, inserted and/or added, wherein DNA encoding a protein with acid dehydrogenase activity, and DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in the sequence number specified below.
includes.
本発明に関し、「ストリンジェントな条件」とは、例えば、サザンハイブリダイゼーションの洗いの条件である「0.1xSSC、0.1%SDS、68℃」程度の条件である。 In the present invention, "stringent conditions" are, for example , conditions such as " 0.1x SSC, 0.1% SDS, 68°C", which are washing conditions for Southern hybridization.
<2>ピロリン-5-カルボン酸還元酵素
「ピロリン-5-カルボン酸還元酵素」には、当該酵素のアミノ酸配列において、1つまたは複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列を含むタンパク質であって、当該酵素と機能的に同等なタンパク質も含まれる。ここで「機能的に同等なタンパク質」については、「ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素」について説明したのと同様である。具体的に、「ピロリン-5-カルボン酸還元酵素」は、下記で特定する配列番号に示されるアミノ酸配列と80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質を包含する。本発明の好ましい一態様において、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素は、EC 1.5.1.2で表される酵素から選択される。
<2> Pyrroline-5-carboxylate reductase "Pyrroline-5-carboxylate reductase" has one or more amino acids deleted, substituted, inserted, and/or added in the amino acid sequence of the enzyme. Also included are proteins containing an amino acid sequence that are functionally equivalent to the enzyme. Here, the "functionally equivalent protein" is the same as that described for "pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase." Specifically, "pyrroline-5-carboxylic acid reductase" has 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more of the amino acid sequence shown in the sequence number specified below. It includes proteins that have amino acid sequences with sequence identity and have pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity. In one preferred embodiment of the invention, the pyrroline-5-carboxylic acid reductase is selected from enzymes with EC 1.5.1.2.
「ピロリン-5-カルボン酸還元酵素をコードする遺伝子」は、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列からなるDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列と85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1つまたは複数個(例えば1~10個、好ましくは1~7個、さらに好ましくは1~5個、さらに好ましくは1~3個、さらに好ましくは1個もしくは2個)のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、および
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
を包含する。
"The gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid reductase" is
・DNA consisting of the base sequence shown in the sequence number specified below,
・DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in the sequence number specified below, and that encodes a protein that has pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity.
・Pyrroline-5-carboxylic acid that consists of a base sequence that has 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more sequence identity with the base sequence shown in the sequence number specified below, and DNA encoding a protein with reductase activity,
- One or more (for example, 1 to 10, preferably 1 to 7, more preferably 1 to 5, A DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 3 amino acids, more preferably 1 or 2 amino acids, are deleted, substituted, inserted and/or added, wherein DNA encoding a protein with acid reductase activity, and DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in the sequence number specified below.
includes.
本発明で使用され得る宿主微生物は、図1に示すL-プロリン生合成経路を持つ微生物であれば、本質的にどのような宿主でも利用可能である。そのような微生物として、例えば、エシェリヒア、シュードモナス、バチルス、コリネバクテリウム、ブレビバクテリウム、ミクロコッカス、フラボバクテリウム、エルビニア、ビブリオ、ロドトルラ、サッカロマイセス、カンジダ属等の細菌が挙げられる。その中でも好ましくはエシェリヒア属が挙げられ、さらに好ましくはエシェリヒア コリ W3110株が挙げられる。 Essentially any host microorganism that can be used in the present invention can be used as long as it has the L-proline biosynthetic pathway shown in FIG. Examples of such microorganisms include bacteria such as Escherichia, Pseudomonas, Bacillus, Corynebacterium, Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium, Erwinia, Vibrio, Rhodotorula, Saccharomyces, and Candida. Among these, Escherichia genus is preferred, and Escherichia coli W3110 strain is more preferred.
本発明において、酵素に関して、「活性の抑制」とは、「機能の抑制」、「機能の低下」および「活性の低下」と同義であり、互換可能に使用される。「酵素の活性の抑制」とは、細菌あたりの活性が、非改変株の活性よりも低くなっていることを意味する。例えば、細菌あたりのタンパク質分子の数が低下している場合、又は、タンパク質当たりの比活性が低下している場合、等が挙げられる。 In the present invention, "suppression of activity" with respect to enzymes is synonymous with "suppression of function," "reduction of function," and "reduction of activity," and are used interchangeably. "Suppression of enzyme activity" means that the activity per bacterium is lower than the activity of the unmodified strain. For example, the number of protein molecules per bacterium is reduced, or the specific activity per protein is reduced.
酵素の活性が抑制された微生物の取得方法としては、紫外線照射や変異原性化学物質で処理することにより、ゲノムDNAにランダムな変異を誘導し、目的変異を生じた株をスクリーニングする方法がある。他には、遺伝子配列があらかじめわかっている場合、相同組み換えやゲノム編集等の技術を用いて、細菌染色体の遺伝子を一部または全部を除去することによっても達成できる。または、目的遺伝子の発現に関与するプロモーター配列をより発現効率が低いものに変更してもよい。いずれにしても、その方法は例示したものに限定されない。 One way to obtain microorganisms with suppressed enzyme activity is to induce random mutations in their genomic DNA by irradiating them with ultraviolet light or treating them with mutagenic chemicals, and then screening for strains that have the desired mutations. . Alternatively, if the gene sequence is known in advance, this can also be achieved by removing part or all of the genes in the bacterial chromosome using techniques such as homologous recombination and genome editing. Alternatively, the promoter sequence involved in the expression of the target gene may be changed to one with lower expression efficiency. In any case, the method is not limited to the exemplified one.
以下、図面を参照して、本発明についてさらに詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the drawings.
ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素(例えば、EC 1.2.1.88で表される)は、図1に示すように、プロリンを酸化しピロリン-5-カルボン酸を生成する反応と、ピロリン-5-カルボン酸への水分子付加により自発的に生成するグルタミン酸セミアルデヒドのアルデヒド基を、NADを補酵素として酸化する反応を触媒し、グルタミン酸を生成する。ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素のアミノ酸配列および当該酵素をコードする遺伝子の塩基配列に関する情報は、当該分野で既知のデータベースから取得することができる。代表的な遺伝子としては、大腸菌(エシェリヒア コリ)のputAが挙げられる。大腸菌PutA酵素のアミノ酸配列を図2および3に示す(配列番号23)。また、大腸菌putAの塩基配列情報は、例えばGenBankからも利用可能であり、一例として、Gene ID: 945600(配列番号27)が挙げられる。 Pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase (for example, expressed by EC 1.2.1.88), as shown in FIG. Glutamic acid is produced by oxidizing the aldehyde group of glutamic acid semialdehyde, which is spontaneously produced by the addition of a water molecule to pyrroline-5-carboxylic acid, using NAD as a coenzyme. Information regarding the amino acid sequence of pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase and the base sequence of the gene encoding the enzyme can be obtained from databases known in the art. A representative gene includes putA of Escherichia coli. The amino acid sequence of the E. coli PutA enzyme is shown in Figures 2 and 3 (SEQ ID NO: 23). Furthermore, the base sequence information of E. coli putA is also available from, for example, GenBank, and one example is Gene ID: 945600 (SEQ ID NO: 27).
ピロリン-5-カルボン酸還元酵素(例えば、EC 1.5.1.2で表される)は、図1に示すように、ピロリン-5-カルボン酸を還元しプロリンを生成する反応を触媒する。ピロリン-5-カルボン酸還元酵素のアミノ酸配列および当該酵素をコードする遺伝子の塩基配列に関する情報は、当該分野で既知のデータベースから取得することができる。遺伝子配列として代表的なものは、大腸菌(エシェリヒア コリ)のproCが挙げられる。大腸菌ProC酵素のアミノ酸配列を図4に示す(配列番号24)。また、大腸菌proCの塩基配列情報は、例えばGenBankからも利用可能であり、一例として、Gene ID: 945034(配列番号28)が挙げられる。 Pyrroline-5-carboxylic acid reductase (e.g., represented by EC 1.5.1.2) catalyzes the reaction that reduces pyrroline-5-carboxylic acid to produce proline, as shown in Figure 1. . Information regarding the amino acid sequence of pyrroline-5-carboxylic acid reductase and the base sequence of the gene encoding the enzyme can be obtained from databases known in the art. A typical gene sequence is proC of Escherichia coli. The amino acid sequence of E. coli ProC enzyme is shown in Figure 4 (SEQ ID NO: 24). Furthermore, the base sequence information of E. coli proC is also available from, for example, GenBank, and one example is Gene ID: 945034 (SEQ ID NO: 28).
上記2つの酵素をコードする遺伝子の発現が抑制されるか、または、これら酵素の活性が抑制されるように改変が行わることによって、プロリン生合成経路における、ピロリン-5-カルボン酸のプロリンやL-グルタミン酸への変換を抑制し、本発明の目的化合物の収率を向上させることができる。 By suppressing the expression of the genes encoding the above two enzymes or by modifying them to suppress the activity of these enzymes, proline of pyrroline-5-carboxylic acid in the proline biosynthesis pathway It is possible to suppress the conversion to L-glutamic acid and improve the yield of the target compound of the present invention.
本発明の好ましい態様では、前述の遺伝子の発現抑制または酵素活性の抑制に加え、宿主微生物においてグルタミン酸-5-セミアルデヒド生合成を促進するために、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素の活性が増強されるように改変が行われている。当該酵素の活性の増強は、例えば、宿主微生物が元来持っているグルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子に加えて更にグルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子を導入することにより、または、宿主微生物が元来持っているグルタミン酸-5-リン酸合成酵素遺伝子に変異を導入することによって行われる。宿主微生物が元来持っているグルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子に加えて更にグルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子を導入する場合、変異を導入したグルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子(以下、「グルタミン酸-5-リン酸合成酵素変異遺伝子」とも称する。)を、宿主微生物に導入する。グルタミン酸-5-リン酸合成酵素変異遺伝子の宿主微生物への導入においては、当該酵素単独として導入してもよく、以下で説明するグルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素(例えば、EC 1.2.1.41として表される)をコードする遺伝子とのオペロンとして導入してもよい。 In a preferred embodiment of the present invention, in addition to suppressing the expression or enzyme activity of the aforementioned genes, the activity of glutamate-5-phosphate synthase is enhanced in order to promote glutamate-5-semialdehyde biosynthesis in the host microorganism. Changes have been made to ensure that. The activity of the enzyme can be enhanced, for example, by introducing a gene encoding glutamate-5-phosphate synthase in addition to the gene encoding glutamate-5-phosphate synthase that the host microorganism originally has. or by introducing a mutation into the glutamate-5-phosphate synthase gene originally possessed by the host microorganism. When introducing a gene encoding glutamate-5-phosphate synthase in addition to the gene encoding glutamate-5-phosphate synthase that the host microorganism originally possesses, mutated glutamate-5-phosphate A gene encoding an acid synthase (hereinafter also referred to as "glutamic acid-5-phosphate synthase mutant gene") is introduced into a host microorganism. When introducing a glutamate-5-phosphate synthase mutant gene into a host microorganism, the enzyme may be introduced alone, and the glutamate-5-semialdehyde reductase described below (for example, EC 1.2.1 It may also be introduced as an operon with a gene encoding (expressed as .41).
グルタミン酸-5-リン酸合成酵素は、グルタミン酸の5位カルボン酸をリン酸化し、グルタミン酸-5-リン酸を生成する反応を触媒する。ここで、「グルタミン酸-5-リン酸合成酵素」には、当該酵素のアミノ酸配列において、1つまたは複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列を含むタンパク質であって、当該酵素と機能的に同等なタンパク質も含まれる。「機能的に同等なタンパク質」については、「ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素」および「ピロリン-5-カルボン酸還元酵素」について説明したのと同様である。具体的に、「グルタミン酸-5-リン酸合成酵素」は、下記で特定する配列番号に示されるアミノ酸配列と80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質を包含する。本発明の好ましい一態様において、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素は、EC 2.7.2.11で表される酵素から選択される。 Glutamic acid-5-phosphate synthase catalyzes a reaction that phosphorylates the 5-position carboxylic acid of glutamic acid to produce glutamic acid-5-phosphate. Here, "glutamate-5-phosphate synthase" refers to a protein containing an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the enzyme. , proteins that are functionally equivalent to the enzyme are also included. The "functionally equivalent protein" is the same as that described for "pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase" and "pyrroline-5-carboxylic acid reductase." Specifically, "glutamate-5-phosphate synthase" has 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more of the amino acid sequence shown in the SEQ ID NO. specified below. It includes proteins that have amino acid sequences with sequence identity and have glutamate-5-phosphate synthase activity. In one preferred embodiment of the invention, the glutamate-5-phosphate synthase is selected from enzymes with EC 2.7.2.11.
「グルタミン酸-5-リン酸合成酵素をコードする遺伝子」は、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列からなるDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列と85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1つまたは複数個(例えば1~10個、好ましくは1~7個、さらに好ましくは1~5個、さらに好ましくは1~3個、さらに好ましくは1個もしくは2個)のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、および
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
を包含する。
"The gene encoding glutamate-5-phosphate synthase" is
・DNA consisting of the base sequence shown in the sequence number specified below,
・DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in the sequence number specified below, and that encodes a protein that has glutamate-5-phosphate synthase activity.
・Consists of a base sequence having 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more sequence identity with the base sequence shown in the sequence number specified below, and glutamic acid-5-phosphate DNA encoding a protein with synthetic enzyme activity,
- One or more (for example, 1 to 10, preferably 1 to 7, more preferably 1 to 5, DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which glutamic acid-5-phosphate DNA encoding a protein with acid synthase activity, and DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in the sequence number specified below.
includes.
代表的な遺伝子としては、大腸菌(エシェリヒア コリ)のproBが挙げられる。大腸菌ProB酵素のアミノ酸配列を図5に示す(配列番号25)。また、大腸菌proBの塩基配列情報は、例えばGenBankからも利用可能であり、一例として、Gene ID: 946425(配列番号29)が挙げられる。 A representative gene includes proB of Escherichia coli. The amino acid sequence of E. coli ProB enzyme is shown in Figure 5 (SEQ ID NO: 25). Furthermore, the base sequence information of E. coli proB is also available from, for example, GenBank, and one example is Gene ID: 946425 (SEQ ID NO: 29).
グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素(例えば、EC 1.2.1.41で表される)は、L-グルタミン酸-5-リン酸の5位カルボキシル基に修飾されたリン酸を外しながらアルデヒド基を生成する反応を触媒する。「グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素」には、当該酵素のアミノ酸配列において、1つまたは複数のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列を含むタンパク質であって、当該酵素と機能的に同等なタンパク質も含まれる。具体的に、「グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素」は、下記で特定する配列番号に示されるアミノ酸配列と80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素活性を有するタンパク質を包含する。また、「グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素をコードする遺伝子」は、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列からなるDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列と85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1つまたは複数個(例えば1~10個、好ましくは1~7個、さらに好ましくは1~5個、さらに好ましくは1~3個、さらに好ましくは1個もしくは2個)のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、および
・下記で特定する配列番号に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
を包含する。代表的な遺伝子としては、大腸菌(エシェリヒア コリ)のproAが挙げられる。大腸菌ProA酵素のアミノ酸配列を図6に示す(配列番号26)。また、大腸菌proAの塩基配列情報は、例えばGenBankからも利用可能であり、一例として、Gene ID: 946680(配列番号30)が挙げられる。
Glutamic acid-5-semialdehyde reductase (for example, expressed by EC 1.2.1.41) converts the aldehyde group while removing the phosphoric acid modified from the carboxyl group at the 5-position of L-glutamic acid-5-phosphate. catalyze reactions that produce "Glutamic acid-5-semialdehyde reductase" refers to a protein containing an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the enzyme; Also includes proteins that are functionally equivalent. Specifically, "glutamate-5-semialdehyde reductase" has 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more of the amino acid sequence shown in the SEQ ID NO. specified below. It includes proteins that have amino acid sequences with sequence identity and have glutamate-5-semialdehyde reductase activity. In addition, "the gene encoding glutamate-5-semialdehyde reductase" is
・DNA consisting of the base sequence shown in the sequence number specified below,
・DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in the sequence number specified below, and that encodes a protein that has glutamate-5-phosphate synthase activity.
・Glutamic acid-5-semialdehyde that consists of a base sequence that has 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% or more sequence identity with the base sequence shown in the sequence number specified below DNA encoding a protein with reductase activity,
- One or more (for example, 1 to 10, preferably 1 to 7, more preferably 1 to 5, A DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which glutamic acid-5-semi DNA encoding a protein having aldehyde reductase activity, and DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in the sequence number specified below.
includes. A representative gene includes proA of Escherichia coli. The amino acid sequence of E. coli ProA enzyme is shown in Figure 6 (SEQ ID NO: 26). Furthermore, the base sequence information of E. coli proA is also available from, for example, GenBank, and one example is Gene ID: 946680 (SEQ ID NO: 30).
野生型のグルタミン酸-5-リン酸合成酵素は、L-プロリンによってフィードバック阻害されることが一般的に認知されている。したがって、フィードバック阻害が解除される変異を有するものが好ましい。遺伝子組換操作により、フィードバック阻害が解除された変異型グルタミン酸-5-リン酸合成酵素を高発現させた微生物の例が報告されている(特許第4637183号、Jiang et. al., Nature COMMUNICATIONS,SPRINGER NATURE,2017、 Dandekar et. al., JOURNAL OF BACTERIOLOGY, American society for microbiology, 1988, 170, 12, 5943-5945.)。 It is generally recognized that wild-type glutamate-5-phosphate synthase is feedback inhibited by L-proline. Therefore, it is preferable to have a mutation that releases feedback inhibition. An example of a microorganism that highly expresses a mutant glutamate-5-phosphate synthase whose feedback inhibition has been released through genetic recombination has been reported (Patent No. 4637183, Jiang et. al., Nature COMMUNICATIONS, SPRINGER NATURE, 2017, Dandekar et. al., JOURNAL OF BACTERIOLOGY, American society for microbiology, 1988, 170, 12, 5943-594 5.).
以下、エシェリヒア コリW3110由来のproBをグルタミン酸-5-リン酸合成酵素の例として説明するが、本発明に用いる遺伝子はこれに限定されるものではない。L-プロリンによるフィードバック阻害を受けない変異型のProBとしては、そのアミノ酸配列において107番目のアスパラギン酸残基がアスパラギン残基に置換されたもの、117番目のアラニン残基がバリン残基に置換されたもの、143番目のグルタミン酸残基がリジン残基に置換されたものが挙げられる。ただし、置換に用いるアミノ酸の種類はこれらに限定されない。また、変異点は1つであってもよいし、複数の組み合わせであってもよい。L-プロリンによるフィードバック阻害を受けない変異型のグルタミン酸-5-リン酸合成酵素には、上記アミノ酸置換を有するアミノ酸配列と80%、85%、90%、95%、97%、98%または99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質が含まれる。 Hereinafter, proB derived from Escherichia coli W3110 will be explained as an example of glutamate-5-phosphate synthase, but the gene used in the present invention is not limited to this. Mutant ProBs that are not subject to feedback inhibition by L-proline include those in which the 107th aspartic acid residue in the amino acid sequence is replaced with an asparagine residue, and the 117th alanine residue in the amino acid sequence is replaced with a valine residue. Examples include those in which the glutamic acid residue at position 143 is replaced with a lysine residue. However, the types of amino acids used for substitution are not limited to these. Moreover, the number of mutation points may be one, or a combination of multiple points may be used. Mutant glutamate-5-phosphate synthase that is not subject to feedback inhibition by L-proline has an amino acid sequence having the above amino acid substitution and 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99%. Included are proteins that have amino acid sequences with % or more sequence identity and have glutamate-5-phosphate synthase activity.
本発明において、上記のグルタミン酸-5-リン酸合成酵素変異遺伝子が「発現カセット」として宿主微生物細胞内に導入されることで、より安定的で高レベルの酵素活性を得ることができる。本明細書において、「発現カセット」とは、発現対象の核酸または発現対象の遺伝子に機能的に結合された転写および翻訳をレギュレートする核酸配列を含むヌクレオチドを意味する。典型的に、本発明の発現カセットは、コード配列から5’上流にプロモーター配列、3’下流にターミネーター配列、場合により更なる通常の調節エレメントを機能的に結合された状態で含み、そのような場合に、発現対象の核酸または発現対象の遺伝子が宿主微生物に導入される。 In the present invention, more stable and high-level enzyme activity can be obtained by introducing the above-mentioned glutamate-5-phosphate synthase mutant gene into host microorganism cells as an "expression cassette." As used herein, "expression cassette" refers to a nucleotide containing a nucleic acid sequence that regulates transcription and translation operably linked to a nucleic acid to be expressed or a gene to be expressed. Typically, the expression cassettes of the invention will include in operably linked a promoter sequence 5' upstream from the coding sequence, a terminator sequence 3' downstream, and optionally further conventional regulatory elements; In some cases, a nucleic acid to be expressed or a gene to be expressed is introduced into a host microorganism.
上記のプロモーターは、大腸菌ではlac系、trp系、tacまたはtrc系、λファージの主要オペレーター及びプロモーター領域、fdコートタンパク質の制御領域、解糖系酵素(例えば、3-ホスホグリセレートキナーゼ、グリセルアルデヒド‐3‐リン酸脱水素酵素)、グルタミン酸デカルボキシラーゼA、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼに対するプロモーター等が利用可能である。ターミネーターとしては、rrnBT1T2ターミネーター、lacターミネーターなどが利用可能である。プロモーターおよびターミネーター配列のほかに、他の調節エレメントの例として挙げられ得るのは、選択マーカー、増幅シグナル、複製起点などである。好適な調節配列については、例えば、”Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185”、Academic Press (1990)に記載されている。 The above promoters include the lac system, trp system, tac or trc system in E. coli, the main operator and promoter region of λ phage, the control region of fd coat protein, glycolytic enzymes (e.g. 3-phosphoglycerate kinase, glycerol Promoters for aldehyde-3-phosphate dehydrogenase), glutamic acid decarboxylase A, and serine hydroxymethyltransferase are available. As the terminator, rrnBT1T2 terminator, lac terminator, etc. can be used. Besides promoter and terminator sequences, examples of other regulatory elements may be mentioned such as selection markers, amplification signals, origins of replication, etc. Suitable regulatory sequences are described, for example, in "Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185", Academic Press (1990).
上記で説明した発現カセットは、例えば、プラスミド、ファージ、トランスポゾン、ISエレメント、ファスミド、コスミド、または線状もしくは環状のDNA等から成るベクターに組み入れて、宿主微生物中に挿入される。本発明ではプラスミドおよびファージが好ましい。これらのベクターは、宿主微生物中で自律複製されるものでもよいし、また染色体に挿入され複製されてもよい。好適なプラスミドは、例えば、大腸菌ではpLG338、pACYC184、pBR322、pUC18、pUC19、pHSG298、pHSG398、pKC30、pRep4、pHS1、pKK223-3、pDHE19.2、pHS2、pPLc236、pMBL24、pLG200、pUR290、pIN-III113-B1、λgt11またはpBdCIなどが挙げられる。これらの他にも使用可能なプラスミド等は、”Cloning Vectors”、Elsevier、1985に記載されている。ベクターへの発現カセットの導入は、PCRによる断片増幅、適当な制限酵素による切り出し、クローニング、及び種々のライゲーションを含む慣用の方法によって可能である。 The expression cassette described above is incorporated into a vector consisting of, for example, a plasmid, a phage, a transposon, an IS element, a phasmid, a cosmid, or a linear or circular DNA, and is inserted into a host microorganism. Plasmids and phages are preferred in the present invention. These vectors may be autonomously replicated in the host microorganism, or may be inserted into the chromosome and replicated. Suitable plasmids include, for example, pLG338, pACYC184, pBR322, pUC18, pUC19, pHSG298, pHSG398, pKC30, pRep4, pHS1, pKK223-3, pDHE19.2, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG20 in E. coli. 0, pUR290, pIN-III113 -B1, λgt11 or pBdCI. Plasmids and the like that can be used in addition to these are described in "Cloning Vectors", Elsevier, 1985. Introduction of the expression cassette into a vector is possible by conventional methods including fragment amplification by PCR, excision with appropriate restriction enzymes, cloning, and various ligations.
上記のようにして本発明の発現カセットを有するベクターが構築された後、当該ベクターを宿主微生物に導入する際に適用できる手法として、例えば、共沈、プロトプラスト融合、エレクトロポレーション、レトロウイルストランスフェクションなどの慣用のクローニング法およびトランスフェクション法が使用される。それらの例は、「分子生物学の最新プロトコル(Current Protocols in Molecular Biology)」、F. Ausubelら、Publ.Wiley Interscience、New York、1997、またはSambrookら、「分子クローニング:実験室マニュアル」、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory、Cold Spring Harbor Laboratory Press、Cold Spring Harbor、NY、1989に記載されている。 After the vector having the expression cassette of the present invention is constructed as described above, methods that can be applied to introduce the vector into a host microorganism include coprecipitation, protoplast fusion, electroporation, and retrovirus transfection. Conventional cloning and transfection methods are used, such as. Examples of these are "Current Protocols in Molecular Biology", F. Ausubel et al., Publ. Wiley Interscience, New York, 1997, or Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press. , Cold Spring Harbor, NY, 1989.
本発明の別の実施形態は、先述の組換え微生物を用いて、グルタミン酸-5-セミアルデヒド、ピロリン-5-カルボン酸およびL-ピログルタミン酸のうちの1つ以上を製造する方法に関する。例えば、一態様において、先述の組換え微生物を培養することにより、グルタミン酸-5-セミアルデヒド、ピロリン-5-カルボン酸およびL-ピログルタミン酸が製造される。別の態様では、先述の組換え微生物を培養することにより、グルタミン酸-5-セミアルデヒドおよびピロリン-5-カルボン酸が製造される。さらに別の態様では、先述の組換え微生物を培養することにより、L-ピログルタミン酸が製造される。 Another embodiment of the invention relates to a method of producing one or more of glutamic acid-5-semialdehyde, pyrroline-5-carboxylic acid and L-pyroglutamic acid using the aforementioned recombinant microorganism. For example, in one embodiment, glutamic acid-5-semialdehyde, pyrroline-5-carboxylic acid, and L-pyroglutamic acid are produced by culturing the aforementioned recombinant microorganism. In another embodiment, glutamic acid-5-semialdehyde and pyrroline-5-carboxylic acid are produced by culturing the aforementioned recombinant microorganism. In yet another embodiment, L-pyroglutamic acid is produced by culturing the aforementioned recombinant microorganism.
本発明にかかる組換え微生物のための好適な培地組成、培養条件、培養時間は、当業者により適宜選択できる。 Suitable medium composition, culture conditions, and culture time for the recombinant microorganism according to the present invention can be appropriately selected by those skilled in the art.
培地は、1つ以上の炭素源、窒素源、無機塩、ビタミン、及び場合により微量元素ないしビタミン等の微量成分を含む天然、半合成、合成培地であってよい。使用する培地は、培養すべき形質転換体の栄養要求を適切に満たさなければならない。 The medium may be a natural, semi-synthetic, or synthetic medium containing one or more carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, vitamins, and optionally trace components such as trace elements or vitamins. The medium used must adequately meet the nutritional requirements of the transformants to be cultured.
炭素源としては、D-グルコース、スクロース、ラクトース、フルクトース、マルトース、オリゴ糖、多糖、でんぷん、セルロース、米ぬか、廃糖密、油脂(例えば大豆油、ヒマワリ油、ピーナッツ油、ヤシ油など)、脂肪酸(例えばパルミチン酸、リノール酸、リノレン酸など)、アルコール(例えばグリセロール、エタノールなど)有機酸(例えば酢酸、乳酸、コハク酸など)が挙げられる。更にD-グルコースを含有するバイオマスであり得る。好適なバイオマスとしては、トウモロコシ分解液やセルロース分解液を例示できる。これらの炭素源は、個別にあるいは混合物として使用することが出来る。炭素源としては、特に、グルコースが好ましい。 Carbon sources include D-glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, oligosaccharides, polysaccharides, starch, cellulose, rice bran, waste molasses, oils and fats (such as soybean oil, sunflower oil, peanut oil, coconut oil, etc.), and fatty acids. (eg, palmitic acid, linoleic acid, linolenic acid, etc.), alcohols (eg, glycerol, ethanol, etc.), and organic acids (eg, acetic acid, lactic acid, succinic acid, etc.). It may also be a biomass containing D-glucose. Examples of suitable biomass include corn decomposition liquid and cellulose decomposition liquid. These carbon sources can be used individually or as a mixture. Glucose is particularly preferred as the carbon source.
窒素源としては、含窒素有機化合物(例えば、ペプトン、酵母抽出物、肉抽出物、麦芽抽出物、コーンスティープリカー、大豆粉および尿素など)、または無機化合物(例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウムなど)が挙げられる。これらの窒素源は、個別にあるいは混合物として使用することが出来る。 Nitrogen sources include nitrogen-containing organic compounds (e.g., peptone, yeast extract, meat extract, malt extract, corn steep liquor, soybean flour, and urea) or inorganic compounds (e.g., ammonium sulfate, ammonium chloride, phosphoric acid, etc.). ammonium, ammonium carbonate, sodium nitrate, ammonium nitrate, etc.). These nitrogen sources can be used individually or in mixtures.
また、培地は、形質転換体が有用な付加的形質を発現する場合、例えば抗生物質への耐性マーカーを有する場合、対応する抗生物質を含んでいてよい。それにより、発酵中の雑菌による汚染リスクが低減される。抗生物質としては、アンピシリン、カナマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、エリスロマイシン、ストレプトマイシン、スペクチノマイシンなどが挙げられるが、これらに限定されない。 The medium may also contain a corresponding antibiotic if the transformant expresses a useful additional trait, for example if it has a marker for resistance to the antibiotic. This reduces the risk of contamination by bacteria during fermentation. Antibiotics include, but are not limited to, ampicillin, kanamycin, chloramphenicol, tetracycline, erythromycin, streptomycin, spectinomycin, and the like.
上記、セルロースや多糖類などの炭素源を宿主微生物が資化できない場合は、当該宿主微生物に外来遺伝子を導入するなどの公知の遺伝子工学的手法を施すことで、これら炭素源を使用したグルタミン酸-5-セミアルデヒドおよびプロリン-5-カルボン酸、およびL-ピログルタミン酸生産に適応させることができる。外来遺伝子としては、例えば、セルラーゼ遺伝子やアミラーゼ遺伝子などを挙げることができる。 If the host microorganism is unable to assimilate carbon sources such as cellulose and polysaccharides, known genetic engineering techniques such as introducing foreign genes into the host microorganism can be used to produce glutamic acid using these carbon sources. It can be adapted to produce 5-semialdehyde and proline-5-carboxylic acid, and L-pyroglutamic acid. Examples of foreign genes include cellulase genes and amylase genes.
培養は、バッチ式であっても連続式であってもよい。また、いずれの場合にも、培養の適切な時点で追加の前記炭素源等を補給する形式であってもよい。更に、培養は、好適な温度、酸素濃度、pH等を維持しながら継続されるべきである。一般的な微生物宿主細胞に由来する形質転換体の好適な培養温度は、通常15℃~45℃、好ましくは25℃~37℃の範囲である。宿主微生物が好気性の場合、発酵中の適切な酸素濃度を確保するために振盪(フラスコ培養等)、攪拌/通気(ジャー・ファーメンター培養等)を行う必要がある。それらの培養条件は、当業者にとって容易に設定可能である。 Cultivation may be a batch method or a continuous method. Furthermore, in any case, the above-mentioned carbon source, etc. may be supplemented at an appropriate point in culture. Furthermore, culturing should be continued while maintaining suitable temperature, oxygen concentration, pH, etc. Suitable culture temperatures for transformants derived from common microbial host cells are usually in the range of 15°C to 45°C, preferably 25°C to 37°C. If the host microorganism is aerobic, shaking (e.g., flask culture) and agitation/aeration (e.g., jar fermenter culture) may be necessary to ensure appropriate oxygen concentrations during fermentation. Those culture conditions can be easily set by those skilled in the art.
以上の説明を与えられた当業者は、本発明を十分に実施できる。以下、更なる説明の目的として実施例を与え、従って、本発明は当該実施例に限定されるものではない。なお、本明細書において特に断りのない限りヌクレオチド配列は5’から3’方向に向けて記載される。 Given the above description, one skilled in the art will be able to fully practice the present invention. Examples are given below for the purpose of further explanation and the invention is therefore not limited to these examples. In this specification, unless otherwise specified, nucleotide sequences are written in the 5' to 3' direction.
本実施例に示す全てのPCRは、PrimeSTAR Max DNA Polymerase(タカラバイオ)を用いて実施した。大腸菌の形質転換は、塩化カルシウム法(羊土社 遺伝子工学実験ノート 上 田村隆明著、参照)を用いた。 All PCRs shown in this example were performed using PrimeSTAR Max DNA Polymerase (Takara Bio). E. coli was transformed using the calcium chloride method (Yodosha Genetic Engineering Experiment Notes Vol. 1, written by Takaaki Tamura).
プラスミドの構築においては、LB培地を用い、必要な抗生物質を添加して使用した。各実施例で使用したプライマー配列を表1に示す。
各実施例で用いた培地の組成は以下のとおりである。 The composition of the medium used in each example is as follows.
(LB培地)
20g/L LB培地、レノックス(ディフコ社製)。
(LB medium)
20g/L LB medium, Lennox (manufactured by Difco).
[120℃、20分間蒸気滅菌を行った。必要に応じて、終濃度100mg/L アンピシリン、もしくは終濃度50mg/L カナマイシン硫酸塩、もしくは終濃度30mg/mL クロラムフェニコール、1.5% Bacto agar(ディフコ社製)を加えた。 [Steam sterilization was performed at 120°C for 20 minutes. If necessary, ampicillin at a final concentration of 100 mg/L, kanamycin sulfate at a final concentration of 50 mg/L, chloramphenicol at a final concentration of 30 mg/mL, and 1.5% Bacto agar (manufactured by Difco) were added.
(M9培地)
6g/L KH2PO4、12g/L
Na2HPO4、1g/L
NaCl、2g/L
NH4Cl、
2mM MgSO4・7H2O、
0.2mM CaCl2、
Glucose 20g/L、
1mL trace metal solution(500mg/L FeSO4・7H2O、400mg/L ZnSO4・7H2O、20mg/L MnCl2・7H2O、50mg/L CoCl2・6H2O、10mg/L NiCl2・6H2O、15mg/L H3BO3、250mg/L EDTA)、
100mg/L チアミン、
1g/L Yeast Extract
[必要に応じて、終濃度100mg/L アンピシリン、もしくは終濃度50mg/L カナマイシン硫酸塩、もしくは30mg/mLクロラムフェニコール、終濃度250mg/mLのL-アラビノースも加えた。KH2PO4、Na2HPO4、NaCl、NH4Clは混合して120℃、20分間蒸気滅菌を行った。trace metal solution、Yeast Extractは個別に120℃、20分間蒸気滅菌を行ってから混合した。MgSO4、CaCl2、Glucose、チアミンは個別にフィルター滅菌を行ってから混合した。]
[実施例1]プラスミドの構築
(1-1)構成発現型プラスミドの構築
大腸菌にもちいる遺伝子構成発現用ベクターは次のように作製した。プラスミドpNFP-A51(FERM P-22182として、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許生物寄託センター(住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に2011年10月25日付けで寄託した。国際寄託番号:FERM BP-11515)のマルチクローニングサイトに、ターミネーター配列及びプロモーター配列を挿入し、pSK000を構築した。プロモーター配列(配列番号21)およびターミネーター配列(配列番号22)を表2に示す。
6g/L KH 2 PO 4 , 12g/L
Na2HPO4 , 1g /L
NaCl, 2g/L
NH4Cl ,
2mM MgSO4.7H2O ,
0.2mM CaCl2 ,
Glucose 20g/L,
1mL trace metal solution ( 500mg /L FeSO4.7H2O, 400mg/ L ZnSO4.7H2O , 20mg/L MnCl2.7H2O , 50mg/L CoCl2.6H2O , 10mg /L NiCl 2.6H 2 O, 15 mg/L H 3 BO 3 , 250 mg/L EDTA),
100mg/L thiamin,
1g/L Yeast Extract
[If necessary, ampicillin at a final concentration of 100 mg/L, or kanamycin sulfate at a final concentration of 50 mg/L, or chloramphenicol at a final concentration of 30 mg/mL, and L-arabinose at a final concentration of 250 mg/mL were also added. KH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , NaCl, and NH 4 Cl were mixed and steam sterilized at 120° C. for 20 minutes. Trace metal solution and Yeast Extract were individually steam sterilized at 120° C. for 20 minutes and then mixed. MgSO 4 , CaCl 2 , glucose, and thiamine were individually filter-sterilized and then mixed. ]
[Example 1] Construction of a plasmid (1-1) Construction of a constitutive expression plasmid A gene constitutive expression vector used in E. coli was constructed as follows. Plasmid pNFP-A51 (as FERM P-22182) was submitted to the National Institute of Technology and Evaluation (Independent Administrative Agency) Patent Organism Depositary Center (Address: Room 122, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture) on October 25, 2011. The terminator sequence and promoter sequence were inserted into the multi-cloning site of International Deposit Number: FERM BP-11515) to construct pSK000. The promoter sequence (SEQ ID NO: 21) and terminator sequence (SEQ ID NO: 22) are shown in Table 2.
大腸菌株W3110(NBRC12713)をLB培地中(2ml)で37℃にて振盪培養した。培養終了後、培養液から菌体を回収し、Nucleo Spin Tissueを使用してゲノムDNAを抽出した。抽出したゲノムDNAを鋳型に、グルタミン酸-5-リン合成酵素遺伝子、および、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素遺伝子/グルタミン酸-5-セミアルデヒド還元酵素遺伝子オペロンをPCR増幅した。proB遺伝子増幅に、表1に示す配列番号1、2記載のプライマーセットを使用した。proB/proAオペロン遺伝子配列増幅に、表1に示す配列番号1、3記載のプライマーセットを使用した。proB遺伝子増幅の反応条件は98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(10sec),30cycleとした。proB/proAオペロン遺伝子増幅の反応条件は98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(15sec),30cycleとした。得られたproBコード領域およびproB/proAオペロンコード領域は、Mighty Cloning Reagent Set(Takara社製)にてリン酸化し、pSK000プラスミドのプロモーター下流にライゲーションして、大腸菌JM109株に形質転換した。出現コロニーからプラスミドを抽出し、それぞれpSK001およびpSK004とした。 E. coli strain W3110 (NBRC12713) was cultured with shaking in LB medium (2 ml) at 37°C. After completion of the culture, bacterial cells were collected from the culture solution, and genomic DNA was extracted using a Nucleo Spin Tissue. Using the extracted genomic DNA as a template, the glutamate-5-phosphate synthase gene and the glutamate-5-phosphate synthase gene/glutamate-5-semialdehyde reductase gene operon were PCR amplified. The primer set described in SEQ ID NOs: 1 and 2 shown in Table 1 was used for proB gene amplification. The primer set described in SEQ ID NOs: 1 and 3 shown in Table 1 was used to amplify the proB/proA operon gene sequence. The reaction conditions for proB gene amplification were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (10sec), and 30 cycles. The reaction conditions for proB/proA operon gene amplification were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (15sec), and 30 cycles. The obtained proB coding region and proB/proA operon coding region were phosphorylated using Mighty Cloning Reagent Set (manufactured by Takara), ligated downstream of the promoter of pSK000 plasmid, and transformed into E. coli JM109 strain. Plasmids were extracted from the colonies that appeared and named pSK001 and pSK004, respectively.
グルタミン酸-5-リン合成酵素遺伝子配列への変異導入は、インバースPCR法を用いて行った。まず、107番目のアスパラギン酸残基のアスパラギン残基への置換、117番目のアラニン残基のバリン残基への置換を目的とした変異導入を行った。すなわち、pSK001プラスミドまたはpSK004プラスミドを鋳型として、表1に示す配列番号4,5記載のプライマーセットにてインバースPCRを行った。proB遺伝子増幅の反応条件は98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(10sec),30cycleとした。proB/proAオペロン遺伝子増幅の反応条件は98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(15sec),30cycleとした。得られたPCR断片をMighty Cloning Reagent Set(Takara社製)にてリン酸化し、セルフライゲーションして、大腸菌JM109株に形質転換した。出現コロニーからプラスミドを抽出し、それぞれpSK002およびpSK005とした。以降、上記のような2変異を導入したproB遺伝子をproB2mと表記する。 Mutations were introduced into the glutamate-5-phosphorus synthase gene sequence using an inverse PCR method. First, mutations were introduced for the purpose of replacing the 107th aspartic acid residue with an asparagine residue and the 117th alanine residue with a valine residue. That is, inverse PCR was performed using the pSK001 plasmid or pSK004 plasmid as a template and the primer set shown in SEQ ID NOs: 4 and 5 shown in Table 1. The reaction conditions for proB gene amplification were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (10sec), and 30 cycles. The reaction conditions for proB/proA operon gene amplification were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (15sec), and 30 cycles. The obtained PCR fragment was phosphorylated using Mighty Cloning Reagent Set (manufactured by Takara), self-ligated, and transformed into E. coli JM109 strain. Plasmids were extracted from the colonies that appeared and named pSK002 and pSK005, respectively. Hereinafter, the proB gene into which the two mutations described above have been introduced will be referred to as proB2m .
pSK005プラスミドを鋳型として、143番目のグルタミン酸残基のリジン残基への置換を行う変異導入を実施した。まず、表1に示す配列番号6,7記載のプライマーセットにてインバースPCRした。反応条件は、98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(15sec),30cycleとした。得られたPCR断片をMighty Cloning Reagent Set(Takara社製)にてリン酸化し、セルフライゲーションして、大腸菌JM109株に形質転換した。出現コロニーからプラスミドを抽出しpSK006とした。以降、上記のような3変異を導入したproB遺伝子をproB3mと表記する。 Using the pSK005 plasmid as a template, mutation introduction was performed to replace the 143rd glutamic acid residue with a lysine residue. First, inverse PCR was performed using the primer set shown in SEQ ID NOs: 6 and 7 shown in Table 1. The reaction conditions were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (15sec), and 30 cycles. The obtained PCR fragment was phosphorylated using Mighty Cloning Reagent Set (manufactured by Takara), self-ligated, and transformed into E. coli JM109 strain. A plasmid was extracted from the emerging colony and named pSK006. Hereinafter, the proB gene into which the three mutations described above have been introduced will be referred to as proB3m .
(1-2)誘導発現型プラスミドの構築
ProB3m誘導発現型プラスミドの構築のため、pSK006プラスミドを鋳型とし、表1に示す配列番号1、3記載のプライマーセットによりPCR増幅した。反応条件は98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(15sec),30cycleとした。プラスミドpBAD33(国立遺伝学研究所、NBRP E. Coli strainより分譲)を鋳型とし、表1に示す配列番号8,9記載のプライマーセットによりPCRした。反応条件は98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(30sec),30cycleとした。上記2つの断片をライゲーションし、大腸菌JM109株に形質転換した。出現コロニーからプラスミドを抽出し、pSK007とした。挿入方向の確認は、表1に示す配列番号3、10記載のプライマーセットを用いたコロニーPCRにより行った。
(1-2) Construction of an inducible expression plasmid To construct a ProB3m inducible expression plasmid, PCR amplification was performed using the pSK006 plasmid as a template and the primer set shown in SEQ ID NOs: 1 and 3 shown in Table 1. The reaction conditions were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (15sec), and 30 cycles. PCR was performed using plasmid pBAD33 (provided by National Institute of Genetics, NBRP E. Coli strain) as a template and the primer set shown in SEQ ID NOs: 8 and 9 shown in Table 1. The reaction conditions were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (30sec), and 30 cycles. The above two fragments were ligated and transformed into E. coli strain JM109. A plasmid was extracted from the emerging colony and named pSK007. The insertion direction was confirmed by colony PCR using the primer set shown in SEQ ID NOs: 3 and 10 shown in Table 1.
(1-3)ゲノム遺伝子組換え用プラスミドの構築
大腸菌株W3110のゲノムDNA(前述)を鋳型として、proCを含む遺伝子配列を、表1に示す配列番号11,12記載のプライマーセットにてPCR増幅した。同様に、putAを含む遺伝子配列を、配列番号13,14記載のプライマーセットにてPCR増幅した。proC遺伝子増幅の反応条件は、98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(10sec),30cycle、putA遺伝子増幅の反応条件は、98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(20sec),30cycleとした。得られたPCR断片2種をそれぞれMighty Cloning Reagent Set(Takara社製)にてリン酸化し、pHAK1プラスミド(NITE P-02919として、独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許微生物寄託センター(NPMD)(住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に2019年3月18日付けで寄託した。)のマルチクローニングサイトにライゲーションした。pHAK1プラスミドで形質転換した大腸菌の培養は、特記のない限り、30℃で行った。ライゲーション産物を大腸菌JM109株に形質転換し、出現コロニーからプラスミドを抽出した。proC遺伝子を含むプラスミドをpSK008、putA遺伝子を含むものをpSK009とした。
(1-3) Construction of plasmid for genome gene recombination Using the genomic DNA of E. coli strain W3110 (described above) as a template, PCR amplify the gene sequence containing proC with the primer set listed in SEQ ID NOs: 11 and 12 shown in Table 1. did. Similarly, the gene sequence containing putA was PCR amplified using the primer set described in SEQ ID NOs: 13 and 14. The reaction conditions for proC gene amplification are 98°C (10 sec), 55°C (5 sec), 72°C (10 sec), 30 cycles, and the reaction conditions for putA gene amplification are 98°C (10 sec), 55°C (5 sec), 72°C. (20 seconds) and 30 cycles. The two obtained PCR fragments were each phosphorylated using the Mighty Cloning Reagent Set (manufactured by Takara), and the pHAK1 plasmid (NITE P-02919) was transferred to the National Institute of Technology and Evaluation, Biotechnology Center, Patent Microorganism Depositary (NPMD). ) (Address: Room 122, 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture) on March 18, 2019. E. coli transformed with the pHAK1 plasmid was cultured at 30°C unless otherwise specified. The ligation product was transformed into Escherichia coli JM109 strain, and plasmids were extracted from the colonies that appeared. The plasmid containing the proC gene was designated pSK008, and the plasmid containing the putA gene was designated pSK009.
pSK008およびpSK009プラスミドを鋳型として、遺伝子配列の一部を欠損させるためのインバースPCRを実施した。pSK008には、表1の配列番号15,16記載のプライマーセットを、pSK009には、表1の配列番号17,18記載のプライマーセットをそれぞれ用いた。反応条件は、98℃(10sec),55℃(5sec),72℃(40sec),30cycleとした。得られたPCR断片をMighty Cloning Reagent Set(Takara社製)にてリン酸化し、セルフライゲーションして、大腸菌JM109株に形質転換した。出現コロニーからプラスミドを抽出し、proCの部分断片を含むプラスミドをpSK010、putAの部分断片を含むプラスミドをpSK011とした。 Using pSK008 and pSK009 plasmids as templates, inverse PCR was performed to delete part of the gene sequence. The primer set shown in SEQ ID NOs: 15 and 16 in Table 1 was used for pSK008, and the primer set shown in SEQ ID NOs: 17 and 18 in Table 1 was used for pSK009, respectively. The reaction conditions were 98°C (10sec), 55°C (5sec), 72°C (40sec), and 30 cycles. The obtained PCR fragment was phosphorylated using Mighty Cloning Reagent Set (manufactured by Takara), self-ligated, and transformed into E. coli JM109 strain. Plasmids were extracted from the emerging colonies, and the plasmid containing the proC partial fragment was named pSK010, and the plasmid containing the putA partial fragment was named pSK011.
ゲノム中に挿入するためのProBm2発現カセットは、次のように取得した。すなわち、pSK002を鋳型として、表1の配列番号19、20記載のプライマーセットを用いてPCR増幅した。得られたPCR断片をMighty Cloning Reagent Set(Takara社製)にてリン酸化した。セルフライゲーションせずに脱リン酸化したpSK008もしくはpSK009 DNA断片に、上記のProBm2発現カセットをライゲーションした。ライゲーション産物を大腸菌JM109株に形質転換し、出現コロニーからプラスミドを抽出した。プラスミド配列を解析し、proC断片中にProBm2発現カセットを挟んだプラスミドをpSK012、putA断片中にProBm2発現カセットを挟んだプラスミドをpSK013とした。ここでは、ProBm2発現カセットが差し込まれる先の遺伝子配列は、一部削除されるような設計となっている。 The ProBm2 expression cassette for insertion into the genome was obtained as follows. That is, PCR amplification was performed using pSK002 as a template and the primer set shown in SEQ ID NOs: 19 and 20 in Table 1. The obtained PCR fragment was phosphorylated using Mighty Cloning Reagent Set (manufactured by Takara). The ProBm2 expression cassette described above was ligated to the pSK008 or pSK009 DNA fragment that had been dephosphorylated without self-ligation. The ligation product was transformed into Escherichia coli JM109 strain, and plasmids were extracted from the colonies that appeared. The plasmid sequences were analyzed, and the plasmid with the ProBm2 expression cassette sandwiched between the proC fragment was named pSK012, and the plasmid with the ProBm2 expression cassette sandwiched between the putA fragment was named pSK013. Here, the gene sequence into which the ProBm2 expression cassette is inserted is designed to be partially deleted.
[実施例2]ゲノム遺伝子組み換え株の構築
遺伝子活性抑制を目的として、ゲノム遺伝子組み換え用プラスミドpSK010、pSK011、pSK012、pSK013を用いて、大腸菌のゲノム遺伝子のputAおよびproCの一部を欠損させる遺伝子組み換えを実施した。また、前記2遺伝子配列のどちらかに、ProBm2発現カセットの挿入を行う操作を実施した。
[Example 2] Construction of a genomic gene recombinant strain For the purpose of suppressing gene activity, genetic recombination was performed to delete part of the putA and proC genomic genes of E. coli using plasmids pSK010, pSK011, pSK012, and pSK013 for genomic gene recombination. was carried out. In addition, an operation was performed to insert a ProBm2 expression cassette into either of the two gene sequences.
(2-1)一遺伝子破壊株の作成
pSK010またはpSK011を大腸菌AKC-016株(FERM P-22104として、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に2011年4月20日付で寄託した。国際寄託番号:FERM BP-11512)に形質転換し、カナマイシンを含む平板培地にて30℃培養しコロニーを取得した。得られたコロニーを液体培地に稙菌し、30℃にて3h培養した。この培養液を、カナマイシンを含む平板培地に塗布して44℃培養し、複数のコロニーを取得した。得られたコロニーを液体培地に稙菌し、30℃にて3h培養した。この培養液を、スクロース10%を含む平板培地に塗布して30℃培養し、複数のコロニーを取得した。pSK010プラスミドを形質転換して最終的に得られた株のゲノムproC配列を解析し、目的の遺伝子破壊が起こった株としてAKSK01を得た。pSK011プラスミドを形質転換して最終的に得られた株のゲノムputA配列を解析し、目的の遺伝子破壊が起こった株としてAKSK02株を得た。
(2-1) Creation of single-gene disrupted strain pSK010 or pSK011 was transferred to Escherichia coli AKC-016 strain (FERM P-22104) at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Technology and Evaluation (address: 2 Kazusa Kamatari, Kisarazu City, Chiba Prefecture). -5-8 Room 122) on April 20, 2011. International Deposit Number: FERM BP-11512) and cultured at 30°C on a plate medium containing kanamycin to obtain colonies. The obtained colony was grown into a liquid medium and cultured at 30°C for 3 hours. This culture solution was applied to a plate medium containing kanamycin and cultured at 44°C to obtain a plurality of colonies. The obtained colony was grown into a liquid medium and cultured at 30°C for 3 hours. This culture solution was applied to a plate medium containing 10% sucrose and cultured at 30°C to obtain a plurality of colonies. The genome proC sequence of the strain finally obtained by transformation with the pSK010 plasmid was analyzed, and AKSK01 was obtained as a strain in which the desired gene disruption had occurred. The genome putA sequence of the strain finally obtained by transformation with the pSK011 plasmid was analyzed, and the AKSK02 strain was obtained as a strain in which the desired gene disruption had occurred.
(2-2)二遺伝子破壊株の作製
二遺伝子破壊株の作製のため、pSK010プラスミドでAKSK02株を形質転換し、カナマイシンを含む平板培地にて30℃培養しコロニーを取得した。得られたコロニーを液体培地に稙菌し、30℃にて3h培養した。この培養液を、カナマイシンを含む平板培地に塗布して44℃培養し、複数のコロニーを取得した。得られたコロニーを液体培地に稙菌し、30℃にて3h培養した。この培養液を、スクロース10%を含む平板培地に塗布して30℃培養し、複数のコロニーを取得した。得られたコロニーのproC、putA配列を解析し、双方に目的の遺伝子破壊が起こっているものをAKSK03株とした。
(2-2) Preparation of a two-gene disrupted strain To create a two-gene disrupted strain, the AKSK02 strain was transformed with the pSK010 plasmid and cultured at 30°C on a plate medium containing kanamycin to obtain colonies. The obtained colony was grown into a liquid medium and cultured at 30°C for 3 hours. This culture solution was applied to a plate medium containing kanamycin and cultured at 44°C to obtain a plurality of colonies. The obtained colony was grown into a liquid medium and cultured at 30°C for 3 hours. This culture solution was applied to a plate medium containing 10% sucrose and cultured at 30°C to obtain a plurality of colonies. The proC and putA sequences of the obtained colonies were analyzed, and the strain in which the desired gene disruption had occurred in both was designated as strain AKSK03.
(2-3)ProBm2発現カセットのゲノム挿入株の作製
二遺伝子を破壊しかつProBm2発現カセットを挿入した大腸菌株の作製のため、pSK012プラスミドでAKSK02株を形質転換し、pSK013プラスミドでAKSK01株を形質転換して、それぞれカナマイシンを含む平板培地にて30℃培養しコロニーを取得した。得られたコロニーを液体培地に稙菌し、30℃にて3h培養した。この培養液を、カナマイシンを含む平板培地に塗布して44℃培養し、複数のコロニーを取得した。得られたコロニーを液体培地に稙菌し、30℃にて3h培養した。この培養液を、スクロース10%を含む平板培地に塗布して30℃培養し、複数のコロニーを取得した。pSK012で形質転換して得られたコロニーのうち、ゲノムproCを解析して目的の遺伝子挿入が起こった株をAKSK04株とした。pSK013で形質転換して得られたコロニーのうち、ゲノムputA遺伝子配列を解析し、目的の遺伝子挿入が起こった株をAKSK05株とした。なお、AKSK04株は、proC配列中にproBm2発現カセットが挿入されており、AKSK05株は、putA配列中にproBm2発現カセットが挿入されている。proBm2発現カセットが差し込まれる先の遺伝子配列は、一部削除されるような設計としているため、AKSK04株ではputA遺伝子に加えてproC遺伝子にも破壊が起こっており、AKSK05株ではproC遺伝子に加えてputA遺伝子にも破壊が起こっている。
(2-3) Preparation of a strain with genome insertion of the ProBm2 expression cassette To prepare an E. coli strain in which the two genes were disrupted and the ProBm2 expression cassette was inserted, the AKSK02 strain was transformed with the pSK012 plasmid, and the AKSK01 strain was transformed with the pSK013 plasmid. The cells were transformed and cultured at 30°C on a plate medium containing kanamycin to obtain colonies. The obtained colony was grown into a liquid medium and cultured at 30°C for 3 hours. This culture solution was applied to a plate medium containing kanamycin and cultured at 44°C to obtain a plurality of colonies. The obtained colony was grown into a liquid medium and cultured at 30°C for 3 hours. This culture solution was applied to a plate medium containing 10% sucrose and cultured at 30°C to obtain a plurality of colonies. Among the colonies obtained by transformation with pSK012, the genome proC was analyzed and the strain in which the desired gene insertion occurred was designated as the AKSK04 strain. Among the colonies obtained by transformation with pSK013, the genome putA gene sequence was analyzed, and the strain in which the desired gene insertion occurred was designated as the AKSK05 strain. Note that the AKSK04 strain has a proBm2 expression cassette inserted in the proC sequence, and the AKSK05 strain has a proBm2 expression cassette inserted in the putA sequence. The gene sequence into which the proBm2 expression cassette is inserted is designed to be partially deleted, so in the AKSK04 strain, the proC gene is disrupted in addition to the putA gene, and in the AKSK05 strain, the proC gene is also disrupted. The putA gene is also disrupted.
[実施例3]作製株の培養と解析
(実施例3-1)
AKSK03株またはAKC-016株をpSK004プラスミドで形質転換した(これをそれぞれAKSK06株、AKSK07株とする)。比較対象として、形質転換されていないAKC-016株およびAKSK03株も準備し、LB平板培地で37℃一晩培養した。得られたコロニーを2mLのLB培地に稙菌し、37℃で一晩振とう培養した。この培養液を、15mL丸底チューブに入れたM9培地 5mLに50uL稙菌した。濁度(OD600)を経時観察し、0.4を超えた時点でL-アラビノースを添加して、さらに20時間37℃で振とう培養した。回収した培養液を遠心分離することで得られる上清を、1%ギ酸で4倍希釈した。この希釈液をクロマトディスク(島津ディーエルシー社製)でMF濾過し、LCMSによる分析を行った。分析条件を表3に示す。
The AKSK03 strain or the AKC-016 strain was transformed with the pSK004 plasmid (these will be referred to as the AKSK06 strain and the AKSK07 strain, respectively). For comparison, non-transformed AKC-016 and AKSK03 strains were also prepared and cultured overnight at 37°C on an LB plate medium. The obtained colony was grown into 2 mL of LB medium and cultured with shaking at 37° C. overnight. 50 uL of this culture was added to 5 mL of M9 medium placed in a 15 mL round bottom tube. The turbidity (OD600) was observed over time, and when it exceeded 0.4, L-arabinose was added and cultured with shaking at 37°C for an additional 20 hours. The supernatant obtained by centrifuging the collected culture solution was diluted 4 times with 1% formic acid. This diluted solution was subjected to MF filtration using a Chromato Disk (manufactured by Shimadzu DLC) and analyzed by LCMS. The analysis conditions are shown in Table 3.
培養上清のトータルイオンクロマトグラフィーチャートを図7に示す。AKC-016株、AKSK07株、AKSK03株の培養サンプルにおいては、グルタミン酸セミアルデヒド(図中、「GSA」)もしくはプロリン-5-カルボン酸(図中、「P5C」)を示すピークは検出できなかった。これに対して、AKSK06株の培養サンプルにおいては、グルタミン酸セミアルデヒド(GSA)とプロリン-5-カルボン酸(P5C)を示すピークが検出された。 A total ion chromatography chart of the culture supernatant is shown in FIG. In the culture samples of AKC-016 strain, AKSK07 strain, and AKSK03 strain, no peak indicating glutamic acid semialdehyde ("GSA" in the figure) or proline-5-carboxylic acid ("P5C" in the figure) could be detected. . On the other hand, in the culture sample of strain AKSK06, peaks indicating glutamic acid semialdehyde (GSA) and proline-5-carboxylic acid (P5C) were detected.
培養上清中に排出されていたグルタミン酸セミアルデヒドおよびプロリン-5-カルボン酸の濃度を、文献(Ruiter et. al., Plant Physiol.,American Society of Plant Biologists, 1983, 73, 525-528.)記載の方法に従って定量した。o-アミノベンズアルデヒドとの反応物の吸光係数は、ε=2,300 M-1cm-1として計算した。結果を表4に示す。
(実施例3-2)
AKSK04株、AKSK05株を、2mLのLB培地に稙菌し、37℃で一晩振とう培養した。この培養液を、15mL丸底チューブに入れたM9培地 5mLに50uL稙菌し、22時間37℃で振とう培養した。AKC-016株をコントロールとして同様の条件で培養した。回収した培養液を遠心分離することで得られる上清を、1%ギ酸で4倍希釈した。この希釈液をクロマトディスク(島津ジーエルシー社製)でMF濾過し、LCMSによる分析を行った。
(Example 3-2)
Strains AKSK04 and AKSK05 were grown into 2 mL of LB medium and cultured with shaking at 37°C overnight. 50 uL of this culture was added to 5 mL of M9 medium in a 15 mL round bottom tube, and cultured with shaking at 37° C. for 22 hours. AKC-016 strain was used as a control and cultured under the same conditions. The supernatant obtained by centrifuging the collected culture solution was diluted 4 times with 1% formic acid. This diluted solution was subjected to MF filtration using a chromato disk (manufactured by Shimadzu GLC), and analyzed by LCMS.
AKC-016株、AKSK04株、AKSK05株培養上清のトータルイオンクロマトグラフィーチャートを図8に示す。AKSK04、AKSK05のチャートにおいて、L-ピログルタミン酸のピークを検出した。AKSK04株においては、さらにグルタミン酸セミアルデヒドおよびピロリン-5-カルボン酸のピークが検出された。 A total ion chromatography chart of the AKC-016 strain, AKSK04 strain, and AKSK05 strain culture supernatant is shown in FIG. In the charts of AKSK04 and AKSK05, a peak of L-pyroglutamic acid was detected. In strain AKSK04, peaks of glutamic acid semialdehyde and pyrroline-5-carboxylic acid were further detected.
培養上清中に排出されていたグルタミン酸セミアルデヒドおよびプロリン-5-カルボン酸の濃度を定量した。結果を表5に示す。
本発明は、グルタミン酸-5-セミアルデヒドおよびピロリン-5-カルボン酸および/またはL-ピログルタミン酸の工業的発酵生産に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the industrial fermentation production of glutamic acid-5-semialdehyde, pyrroline-5-carboxylic acid, and/or L-pyroglutamic acid.
Claims (13)
グルタミン酸-5-リン酸合成酵素の活性が増強されるように更に改変が行われ、
グルタミン酸-5-リン酸合成酵素の活性が増強されるような更なる改変が、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素の発現量を高めるものであり、
エシェリヒア コリである、組換え微生物。 Modifications are made so that the expression of the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase and the gene encoding pyrroline-5-carboxylic acid reductase is suppressed ,
Further modifications are made to enhance the activity of glutamate-5-phosphate synthase,
Further modification such that the activity of glutamate-5-phosphate synthase is enhanced increases the expression level of glutamate-5-phosphate synthase,
A recombinant microorganism that is Escherichia coli.
・配列番号27に示される塩基配列からなるDNA、
・配列番号27に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号27に示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号27に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1~10個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、ピロリン-5-カルボン酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、または
・配列番号27に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
であり、
および/または、
前記ピロリン-5-カルボン酸還元酵素をコードする遺伝子が、
・配列番号28に示される塩基配列からなるDNA、
・配列番号28に示される塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号28に示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、
・配列番号28に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1~10個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、または
・配列番号28に示される塩基配列の縮重異性体からなるDNA
である、請求項1または2に記載の組換え微生物。 The gene encoding the pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase is
・DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 27,
・DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 27, and encodes a protein that has pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity,
・DNA consisting of a base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 27 and encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity,
- DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids have been deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 27. DNA encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity, or DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in SEQ ID NO: 27.
and
and/or
The gene encoding the pyrroline-5-carboxylic acid reductase is
・DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 28,
- A DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA having a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 28, and encodes a protein having pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity,
- A DNA consisting of a base sequence having 90% or more sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 28, and encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity,
- DNA that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids have been deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 28. DNA encoding a protein having pyrroline-5-carboxylic acid reductase activity, or DNA consisting of a degenerate isomer of the base sequence shown in SEQ ID NO: 28.
The recombinant microorganism according to claim 1 or 2, which is.
前記ピロリン-5-カルボン酸還元酵素がEC 1.5.1.2で表わされる酵素から選択される、請求項1~3のいずれか1項に記載の組換え微生物。 said pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase is selected from the enzymes expressed by EC 1.2.1.88, and/or said pyrroline-5-carboxylic acid reductase is selected from the enzymes expressed by EC 1.5.1.2. The recombinant microorganism according to any one of claims 1 to 3, wherein the recombinant microorganism is selected from the following enzymes.
前記ピロリン-5-カルボン酸還元酵素が、配列番号24に示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、ピロリン-5-カルボン酸還元酵素活性を有するタンパク質である、請求項1~4のいずれか1項に記載の組換え微生物。 The pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase has an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23, and has pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase activity. is a protein and/or
The pyrroline-5-carboxylate reductase is a protein having an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 24 and having pyrroline-5-carboxylate reductase activity. The recombinant microorganism according to any one of claims 1 to 4.
・配列番号29に示される塩基配列と90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA、または、
・配列番号29に示される塩基配列によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列に対して1~10個のアミノ酸が欠失、置換、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAであって、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質をコードするDNA
によりコードされる、請求項1~5のいずれか1項に記載の組換え微生物。 The glutamate-5-phosphate synthase is
・DNA consisting of a nucleotide sequence having 90% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 29 and encoding a protein having glutamic acid-5-phosphate synthase activity, or
- DNA that encodes a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids have been deleted, substituted, inserted, and/or added to the amino acid sequence of the protein encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 29. DNA encoding a protein having glutamate-5-phosphate synthase activity
The recombinant microorganism according to any one of claims 1 to 5, encoded by.
107番目のアスパラギン酸残基のアスパラギン残基への置換、
117番目のアラニン残基のバリン残基への置換、および
143番目のグルタミン酸残基のリジン残基への置換
を含むアミノ酸配列に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質を生産する、請求項1~7のいずれか1項に記載の組換え微生物。 For the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25,
Substitution of the 107th aspartic acid residue with an asparagine residue,
has an amino acid sequence that has 90% or more sequence identity to an amino acid sequence that includes the substitution of an alanine residue at position 117 with a valine residue and the substitution of a glutamic acid residue at position 143 with a lysine residue, The recombinant microorganism according to any one of claims 1 to 7, which produces a protein having glutamate-5-phosphate synthase activity.
107番目のアスパラギン酸残基のアスパラギン残基への置換、
117番目のアラニン残基のバリン残基への置換、および
143番目のグルタミン酸残基のリジン残基への置換
からなる群から選択される1以上の変異を有し、かつ、グルタミン酸-5-リン酸合成酵素活性を有するタンパク質を生産する、請求項1~8のいずれか1項に記載の組換え微生物。 For the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25,
Substitution of the 107th aspartic acid residue with an asparagine residue,
has one or more mutations selected from the group consisting of substitution of the 117th alanine residue with a valine residue, and substitution of the 143rd glutamic acid residue with a lysine residue, and glutamic acid-5-phosphorus The recombinant microorganism according to any one of claims 1 to 8, which produces a protein having acid synthase activity.
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